[发明专利]一种基于MMC-HVDC的单端行波故障测距方法

说明书

本发明涉及一种基于MMC‑HVDC的单端行波故障测距方法，属于电力系统继电保护技术领域。当含有模块化多电平换流器的高压直流输电系统异常运行时，对正负极直流电压进行相模变换得到线模电压；利用经验模态分解‑希尔伯特黄变换对相模变化后的电压行波进行分析，以及故障点反射波头进行标定；根据标定的波头对故障进行测距。本发明将经验模态分解‑希尔伯特黄变换(HHT)运用于含有模块化多电平换流器的高压直流输电系统，进行单端故障定位。

技术领域

本发明涉及一种基于MMC-HVDC的单端行波故障测距方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

近年来，模块化多电平换流器由于具有波形质量好，不需要再配置滤波器置，开关损耗低，器件均压简单，采用了模块化设计，容易拓展，可以向无源系统供电等优点而得到越来越多的关注与应用，但对于模块化多电平换流器的柔性直流输电(MMC-HVDC)的研究还只是处于初始阶段。由于我国对基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统直流侧线路故障的研究也仅是在简单的故障特性仿真分析上，系统发生永久性单极接地故障后，为了减少巡线时间，需要快速对故障位置进行测距，找到故障位置，然后对故障的线路进行及时的修复，从而恢复系统的正常运行。目前，针对模块化多电平柔性直流输电的单极接地故障测距的研究还比较少。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对基于模块化多电平换流器的高压直流输电系统故障保护现有的技术问题，提供一种基于MMC-HVDC的单端行波故障测距方法。

本发明的技术方案是：一种基于MMC-HVDC的单端行波故障测距方法，当含有模块化多电平换流器的高压直流输电系统异常运行时，对正负极直流电压进行相模变换得到线模电压；利用经验模态分解-希尔伯特黄变换(HHT)对相模变化后的电压行波进行分析，以及故障点反射波头进行标定，搭建MMC-HVDC系统模型；根据标定的波头对故障进行测距。

具体步骤为：

Step1：当含有模块化多电平换流器的高压直流输电系统异常运行时，提取电网故障后的正负极直流电压，对两极直流电压用Karrenbauer相模变换矩阵求出线模电压U₁(k)，变换公式如下：

式中，U₊(k)、U_-(k)分别为故障线路正极直流电压和负极直流电压，k＝1、2、3、4…N，N为采样序列长度；

Step2：对Step1中所得到得线模电压U₁(k)，其经验模态分解(Empirical ModeDecomposition，EMD)的步骤如下：

(1)提取原始信号U₁(k)的所有的局部极大值点和极小值点；

(2)用样条函数求出U₁(k)的上、下包络线，并计算平均值m(k)；

(3)计算每一时刻原始信号U₁(k)与平均值m(k)的误差h(k)＝x(k)-m(k)；

(4)判断h(k)是否满足本征模态函数(Intrinsic Mode Function，IMF)的条件：

1)信号所包含的极大值和极小值点数目与信号过零点(此点两端相邻点的值异号)的数目不大于1；

2)信号的局部极大值点构成的上包络线和局部极小值点构成的下包络线，它们的均值为0，即上、下包络线相对于时间轴对称。

如果h(k)满足IMF的条件，那么它就是IMF；

如果；h(k)不满足IMF的条件，就把它设为原始数据，重复步骤(1)—(2)，直到h(k)满足IMF分量的条件为止；